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第1問

三角形 ABCABC の内部の点を PP とし、PP から直線 BCBC, CACA, ABAB に下ろした垂線の足をそれぞれ DD, EE, FF とする。BCPD+CAPE+ABPF\dfrac{BC}{PD} + \dfrac{CA}{PE} + \dfrac{AB}{PF} が最小となる PP の位置をすべて求めよ。
ステップ 4/5: 一定の面積和で割る
BCPD+CAPE+ABPF≥(AB+BC+CA)22SABC\frac{BC}{PD}+\frac{CA}{PE}+\frac{AB}{PF} \ge \frac{(AB+BC+CA)^2}{2S_{ABC}}
詳しい解説

コーシー・シュワルツ不等式の左辺の第1因子はステップ2の定数 2SABC2S_{ABC} に等しい。したがって両辺をこれで割れば、最小化したい量に対する明示的で一定の下界が得られる。